En todas las dimensiones, el X3 tiene un tamaño intermedio entre un familiar de la Serie 3 y un X5. Mide 4.565 mm, 87 más que un Serie 3 Touring. También es más ancho (114 mm más) y —sobre todo— más alto: 265 mm más. Parte de esa diferencia se debe a que el coche está más alto sobre el suelo (71 mm más), el resto se debe a la diferencia de proporciones de la carrocería.

El coeficiente de penetración es 0,35, un valor bueno para un coche con este tipo de carrocería; un Serie 3 Touring tiene 0,32. En total, la resistencia aerodinámica del X3 aumenta más de un 32 por ciento con relación a un Serie 3 Touring. Según BMW: «la presión aerodinámica sobre el eje posterior aumenta su estabilidad a altas velocidades».

Las cotas indicativas de la capacidad para circular por terreno agreste no son malas, aunque no llegan al nivel de un todo terreno normal. La altura libre es 201 mm, una cifra suficiente para circular por terreno blando o salvar pequeños obstáculos sin golpear el suelo con los bajos del coche.

Los ángulos de ataque y salida son más parecidos a los de un turismo que a los de un todo terreno: 26,1° delante y 23,6° detrás; el ángulo ventral es 19°. Esto quiere decir que el X3 no puede afrontar rampas, pendientes y crestas tan grandes como un todo terreno, pero que se defiende bien en todos caminos normales. La profundidad máxima de vadeo es 50 cm, también algo suficiente para un recorrido por campo normal.

Desde el punto de vista de la maniobrabilidad, el peor dato es el diámetro de giro: radio de giro de tan sólo 11,7 m, mucho si tomamos como referencia los 10,5 de un Serie 3 e incluso los 12,1 de un X5.

La batalla y las vías también son intermedias entre las de un Serie 3 y un X5. Algunos elementos de la suspensión son iguales que los de la Serie 3, otros están adaptados para que el recorrido de suspensión sea mayor. La suspensión delantera es McPherson (imagen), pero con un tipo de sujeción inferior semejante a la X5, no a la del Serie 3. Por el contrario, la suspensión trasera es el mismo tipo de paralelogramo deformable que tiene el Serie 3, no el X5 (imagen).

De serie tiene una suspensión y unas ruedas pensadas para uso mixto de carretera y campo, con los que la velocidad máxima está limitada a 210 km/h. Los neumáticos de serie son de «invierno», con código de velocidad H y de 17 pulgadas; el ancho y el perfil varían según la versión.

Opcionalmente se pueden poner unos neumáticos normales, con código de velocidad V y para llanta 18; de esa forma el X3 puede pasar de 210 km/h. La suspensión opcional es más dura (muelles, amortiguadores y estabilizadoras), pero no hace que el coche pierda altura sobre el suelo.

La dirección es de cremallera, con asistencia hidráulica normal de serie y, opcionalmente, asistencia variable en función de la velocidad (Servotronic).